Zasada działania pompy ciepła do ogrzewania domu

Specjalne urządzenie przypominające klimatyzator lub lodówkę służy do przekształcania, przenoszenia i przekształcania energii cieplnej. Pompa ciepła nie jest używana do ogrzewania - przekazuje tylko więcej ciepła niż odbiera z sieci. Za pomocą tego urządzenia można pompować energię gleby, powietrza lub wody do komunikacji grzewczej.

Zasada działania i konstrukcja

Pompa ciepła składa się z obwodu freonu ze sprężarką, zaworu rozprężnego, wymienników ciepła (skraplacz, parownik) i rurki miedzianej. Węzły są połączone ze sobą za pomocą łączników i części automatycznych.

Zasada działania urządzenia opiera się na doborze ciepła niskiej jakości:

• woda (od +2 do +7 stopni);
• powietrze (od -25 do +35 stopni);
• gleba (od -5 do +5 stopni).

W procesie przejmowania zasobów ciepła początkowe medium jest chłodzone, a czynnik chłodniczy w obwodzie wewnętrznym zaczyna wrzeć i przekształca się w parę. Gaz jest sprężany przez sprężarkę i gwałtownie traci objętość, jednocześnie podnosząc temperaturę i ciśnienie. Wstępnie ogrzany freon polega na przeniesieniu zasobów ciepła do głównej sieci grzewczej. Pompy ciepła pracują w sposób zamknięty, zużywając tylko energię bez bezpośredniego podgrzewania chłodziwa.

Urządzenie pozwala uzyskać 3-5 kW ciepła z 1 kW zużytej energii.

Odmiany pomp ciepła

Pompy ciepła do ogrzewania prywatnego domu są klasyfikowane według kilku kryteriów. W zależności od rodzaju transferu energii:

• Kompresja - składa się ze sprężarki, skraplacza, parownika i ekspandera. Sprzęt działa na zasadzie cyklu sprężania i rozprężania chłodziwa z dalszym ogrzewaniem.
• Absorpcja - działa w oparciu o absorbent i freon. Urządzenie absorpcyjne jest bardzo wydajne i jest pompą nowej generacji.

W zależności od źródła ciepła można odebrać urządzenie:

• powietrze - pobiera ciepło z atmosfery;
• geotermia - pobiera energię z wody lub gleby;
• wtórne - działa z wtórnym ciepłem wody lub powietrza.

Wtórne urządzenia grzewcze mogą pobierać energię ze ścieków.

Aparat pompy ciepła zmienia się również w środowisku pobierania i przekształcania energii, cech i metod działania.

System wód gruntowych

Urządzenia pozwalają na uzyskanie ciepła z trzewi ziemi przez cały rok. W zależności od rodzaju konturu geotermalnego można wybrać następujące modyfikacje:

• Poziomy - system w postaci rur znajdujących się pod zamarzaniem gleby, na głębokości 1,5-2 m. Reżim temperaturowy w ciągu roku osiąga + 3 ... + 15 stopni, dzięki czemu ciepło można uzyskać w dowolnym momencie.
• Pionowo - kolektor wygląda jak studnia o głębokości 50-200 m. Wewnątrz znajdują się specjalne sondy, które odbierają ciepło od stałego gradientu temperatury.

Podczas układania konturu pionowego należy wziąć pod uwagę skład geologiczny gleby. W miejscu, w którym znajduje się kontur poziomy, nie można budować domów ani układać płytek.

System woda-woda

Aby ogrzać pomieszczenie, musisz użyć energii wody gruntowej o stałej temperaturze +7 i powyżej stopni. Technologia zapewnia dostarczanie wody za pomocą pompy odśrodkowej do specjalnej stacji. Energia cieplna przekazywana jest do płynu niezamarzającego przez dolny obwód urządzenia. Ta opcja jest dozwolona w obszarach:

• bez wód gruntowych lub z minimalnym poziomem ich występowania;
• ze studniami, w których znak wody nie spada;
• przy minimalnym składzie soli i zanieczyszczeniu;
• wyposażony w studnię drenażową, zdolną do odbierania od 2200 litrów ścieków na godzinę.

Najlepszą opcją dla sprzętu typu woda-woda jest obszar w pobliżu rzeki lub innego akwenu.

System woda-powietrze

Pompy ciepła nie ogrzewają powietrza wewnątrz pomieszczeń, ale sam czynnik chłodzący. Może być stosowany do ogrzewania, przygotowywania ciepłej wody. System ma kilka zalet:

• zainstalowany bez wiercenia obwodu zewnętrznego;
• różni się niezawodnością i trwałością;
• skuteczne jesienią i wiosną.

Wady pomp obejmują:

• obniżenie COP, gdy temperatura osiągnie +1.2 stopni;
• użycie rewersu do odszraniania jednostki zewnętrznej.

Stacje nie są jedynym sposobem wytwarzania ciepła. Działają w połączeniu z kotłem grzewczym.

System powietrze-powietrze

Urządzenia powietrze-powietrze otrzymują energię cieplną z mas powietrza ulicznego. Zewnętrznie przypominają klimatyzatory, ale mogą pracować w niskich temperaturach. Zimne powietrze jest podgrzewane w skraplaczu. Korzyści z VT obejmują:

• cena porównywalna z ceną klimatyzatora;
• szybka instalacja;
• brak ryzyka wycieku nośników ciepła.

Wśród wad systemów:

• zdolność do pracy tylko w temperaturach do -20 stopni;
• potrzeba zainstalowania specjalnego urządzenia w każdym pomieszczeniu;
• brak warunków dla ciepłej wody.

Urządzenia termiczne „powietrze-powietrze” można wykorzystać do dodatkowego ogrzewania domku lub wiejskiego domu.

Kryteria wyboru systemu

Przed zakupem pompy ciepła należy rozważyć:

• Koszt aranżacji systemu. Aby podłączyć VT w Moskwie, musisz położyć kontur poziomy. Wykopuje się dół (10 tysięcy rubli / zmianę za wynajem koparki), a następnie przygotowuje się do pracy (5 tysięcy rubli). Studnia kosztuje 1000 rubli / mp, biorąc pod uwagę instalację i wiązanie sondy. Aby system działał poprawnie, potrzebujesz 350 m obwodu lub 350 tysięcy rubli.
• Zużycie energii. 9 kW VT zużywa 2,7 kWh energii elektrycznej, co jest tańsze niż podobny kocioł elektryczny.
• Zemsta. Alternatywne ogrzewanie, biorąc pod uwagę koszty instalacji i zużycie energii elektrycznej, zwróci się po 3 latach.
• Warunki klimatyczne regionu zamieszkania. VT są nieskuteczne na obszarach o mroźnych zimach. Nie będą w stanie odebrać odpowiedniej ilości ciepła z gleby, powietrza lub wody.
• Moc urządzenia Właściciel jednopiętrowego domu o powierzchni 10x10 kwadratów powinien wykonać obliczenia na podstawie: maksymalnej temperatury ujemnej (-20 stopni); różnice temperatur na ulicy i w pomieszczeniu (20-20 = 40); utrata ciepła ścian (cegła - 13,5 kW). Około 50% należy dodać do ostatniego minimalnego wskaźnika mocy.
• Pojemność zbiornika magazynowego. Przy 3 uruchomieniach pompy potrzeba 30 litrów wody, przy 5 uruchomieniach - 20 litrów.

Przy wyborze wyposażenia brany jest pod uwagę stan domu i cechy obszaru, w którym się znajduje.

Zalety i wady

Komunikacja grzewcza z pompą ciepła ma kilka zalet:

• oszczędność energii: przy prędkości przepływu 1 kW / h uzyskuje się 4 kW / h ciepła;
• redukcja kosztów naprawy systemu;
• uniwersalność - nadaje się do instalacji w regionach bez gazociągów, linii energetycznych, as będzie działać z powietrza, gleby lub wody;
• pełna automatyzacja systemu - w przypadku przedłużającej się nieobecności właściciel może ustawić stały reżim temperatury +10 stopni;
• bezpieczeństwo środowiska - nie wytwarza tlenków, kwasów i związków benzoesowych;
• brak sytuacji awaryjnych - chłodziwo i komponenty systemu nie nagrzewają się do temperatur krytycznych;
• zdolność do pracy w temperaturach do -15 stopni;
• odwracalność - instalacje chłodzą dom latem, usuwając ciepło z pomieszczeń i kierując je do rezerwowego środowiska;
• długotrwałe użytkowanie: bez większych napraw pompa jest używana przez 25-50 lat, część zamienna sprężarki ulega awarii raz na 15-20 lat.

Wady stosowania pomp ciepła obejmują:

• koszty finansowe organizacji systemu geotermalnego;
• długi (5-10 lat) zwrot z systemu;
• potrzeba dodatkowego ogrzewania w zimnych regionach.

W systemach ogrzewania podłogowego dozwolone jest stosowanie klimakonwektorów, które przenoszą ciepło lub zimno na powietrze z wody. Jeśli masz starą obudowę, będziesz potrzebować przebudowy ogrzewania.

Popularni producenci pomp ciepła

Pompy ciepła są produkowane głównie przez firmy z Azji. Pierwszymi europejskimi produktami były Daikin, Mitsubishi Electric i Hitach. Sprzęt jest również produkowany przez producentów z Korei Południowej (LG i Samsung), Chin (Midea i Gree).

Europejskie marki Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus również posiadają modyfikacje ATW.

DIY pompa ciepła

Samodzielne wykonanie pompy ciepła jest możliwe tylko do ogrzewania małego domu.

1. Kup starą lodówkę i zdemontuj ją, usuwając automatykę.
2. Zrób skraplacz ze 100-litrowego zbiornika ze stali, przecięty na pół. W zbiorniku umieszczono miedzianą cewkę o ścianach o grubości 1 mm.
3. Aby wykonać cewkę, owijając rurkę miedzianą na butli z gazem lub tlenem w tej samej odległości między zwojami.
4. Zablokuj cewki, przeciągając drut przez otwory w aluminiowych narożnikach.
5. Części zbiornika spawalniczego.
6. Zrób parownik z 60-80 litrowego plastikowego pojemnika. Instaluje cewkę i gwint do rur spustowych i zasilających.
7. Zamontować wyposażenie w pomieszczeniu i przynieść do niego 2 kanały powietrzne wycięte w przednim skrzydle.
8. Lutuj rury miedziane, freon z pompą.
9. Wykonaj rozruch i podłącz konstrukcję do ogrzewania.

Powietrze będzie doprowadzane przez górny kanał do zamrażarki, schładzane i doprowadzane do obudowy. Po rozgrzaniu za pomocą wymiennika ciepła na tylnej ścianie masy powietrza dostaną się do pomieszczenia.

W wyniku pracy uzyskuje się system z zamkniętą pętlą. Krąży w nim czynnik chłodniczy, pobierając i przenosząc energię z parownika do skraplacza. Otrzymana energia cieplna ma niewielką moc, dlatego konieczne jest dodatkowe podłączenie ciepłej podłogi lub grzejników o niskiej bezwładności.

Temperatura wody na wylocie nie będzie większa niż 50-60 stopni.

Schemat

Aby zaoszczędzić na niezależnej produkcji urządzenia i jego instalacji pomoże dwuwartościowy schemat systemu grzewczego. Polega na obliczeniu mocy VT na podstawie minimalnej temperatury. W ciągu roku instalacja nie będzie działać z pełną wydajnością.

Nanos w tym przypadku jest jednostką pasywną, do której podłączony jest kocioł gazowy lub na paliwo stałe. Obwodnica jest połączona z tym ostatnim.

Modyfikacja termiczna pomp jest skutecznym, ale drogim sprzętem. Dzięki długim okresom zwrotu będą jedyną alternatywą na obszarach bez dostaw gazu.